高等学校电子信息类专业系列教材电动力学/曹斌照等

目录



第1章矢量分析

1.1矢量的代数运算

1.1.1标量、矢量、单位矢量

1.1.2矢量的加、减和数乘

1.1.3标量积、矢量积、混合积

1.1.4标量场、矢量场

1.2标量场的梯度、矢量场的散度与旋度

1.2.1标量场的方向导数和梯度

1.2.2矢量场的通量和散度

1.2.3矢量场的环量和旋度

1.2.4微分算子

1.2.5MATLAB绘制场图

1.3矢量积分定理

1.3.1高斯散度定理

1.3.2斯托克斯定理

1.3.3格林定理

1.3.4亥姆霍兹定理

1.4三种常用坐标系

1.4.1坐标变量和基本单位矢量

1.4.2坐标变量之间的关系

1.4.3基本单位矢量之间的关系

1.4.4不同坐标系之间矢量转换

1.4.5三种常用坐标系中梯度、散度、旋度及拉普拉斯算子的表达式

1.5并矢与张量

1.5.1并矢与张量概述

1.5.2张量的运算

本章小结

习题1

第2章电磁现象的基本规律

2.1静电场的基本规律

2.1.1库仑定律

2.1.2电场强度

2.1.3高斯定理和电场的散度

2.1.4静电场的环量定理和旋度

2.2稳恒磁场的基本规律

2.2.1电流与电流密度

2.2.2电荷守恒定律——电流连续性方程

2.2.3安培定律磁感应强度

2.2.4磁场的通量和散度

2.2.5磁场的环量和旋度

2.3介质的电磁性质

2.3.1介质的极化

2.3.2电位移矢量

2.3.3介质的磁化

2.3.4磁场强度

2.4麦克斯韦方程组洛伦兹力公式

2.4.1电磁感应定律

2.4.2位移电流和全电流定律

2.4.3麦克斯韦方程组

2.4.4洛伦兹力公式

*2.4.5麦克斯韦方程组的空间协变性与应用简介

2.5电磁场的边值关系

2.5.1一般情形下电磁场的边值关系

2.5.2理想介质间电磁场的边值关系

2.5.3介质与导体间电磁场的边值关系

*2.5.4等效介质公式

2.6电磁场的能量和能流

2.6.1电磁场的能量守恒定律

2.6.2电磁场能流密度的表达式

2.6.3电磁能量的传输

2.7电磁场的动量

2.7.1电磁场的动量守恒定律

2.7.2电磁场的动量密度、动量流密度

本章小结

习题2

第3章静电场

3.1静电场的基本方程及边值关系

3.1.1静电场的基本方程

3.1.2标势的微分方程

3.1.3边值关系

3.1.4静电场的能量

3.2静电场的定解问题、唯一性定理

3.2.1静电场定解问题的描述

3.2.2静电场定解问题的常用解法

3.2.3静电场的唯一性定理

3.3分离变量法

3.3.1球坐标系中的分离变量法

3.3.2圆柱坐标系中的分离变量法

3.4镜像法

3.4.1镜像法的基本原理

3.4.2导体平面的镜像

3.4.3导体球面的镜像

3.4.4介质平面的镜像

3.5格林函数法

3.5.1δ函数的定义及主要性质

3.5.2格林函数

3.5.3格林函数法

3.6电多极矩法

3.6.1电势的多级展开

3.6.2电多极矩

3.6.3电荷体系在外电场中的作用

*3.7科技前沿： 静电隐形衣

本章小结

习题3

第4章静磁场

4.1静磁场的基本方程及边值关系

4.1.1静磁场的基本方程

4.1.2磁矢势及微分方程

4.1.3边值关系

4.1.4静磁场能量

*4.1.5AB效应

4.2磁标势及定解问题

4.2.1磁标势

4.2.2磁标势的一般计算

4.2.3磁标势的定解问题

4.3磁多极矩

4.3.1矢势的多极展开

4.3.2磁偶极矩的场和磁标势

4.3.3小区域内电流分布在外磁场的能量

*4.4超导体的电磁特性

4.4.1零电阻现象和完全抗磁性现象

4.4.2超导体中电磁场基本方程

4.4.3超导体的应用

*4.5科技前沿： 静磁场诱导的低维材料量子磁输运

本章小结

习题4


第5章电磁波的辐射

5.1电磁场的矢势和标势

5.1.1用势描述电磁场

5.1.2规范变换和规范不变性

5.1.3达朗贝尔方程


5.2推迟势

5.2.1达朗贝尔方程的解——推迟势

5.2.2推迟势的物理意义

5.3偶极子辐射

5.3.1辐射场的一般分析方法

5.3.2推迟势的多极展开

5.3.3电偶极辐射和磁偶极辐射

5.3.4辐射能流角分布——方向性函数

5.3.5辐射功率、辐射电阻

*5.4电四极辐射

5.4.1高频电流分布的电四极矩

5.4.2电四极辐射

5.5天线辐射

5.5.1天线上的电流分布

5.5.2短天线的辐射

5.5.3半波天线

5.5.4天线阵

5.6电磁波的衍射

5.6.1衍射问题

5.6.2基尔霍夫公式

5.6.3小孔衍射

*5.7科技前沿1： 散射相消原理及应用

*5.8科技前沿2： 低维材料电磁波辐射下的非线性效应

本章小结

习题5

第6章电磁波的传播

6.1平面电磁波在理想介质中的传播

6.1.1理想介质中电磁波的波动方程及其解

6.1.2平面电磁波的传播特性

6.1.3电磁波的极化

6.1.4均匀平面电磁波的主要性质

6.1.5双负电磁参数介质中的均匀平面电磁波

6.2电磁波在有耗介质中的传播

6.2.1有耗介质中的电磁参数

6.2.2均匀平面电磁波在有耗介质中的传播

6.2.3均匀平面电磁波在导电介质中的传播

6.2.4趋肤效应和穿透深度

6.3平面电磁波在介质分界面上的反射与折射

6.3.1反射定律与折射定律

6.3.2反射系数和透射系数(菲涅尔公式)

6.3.3全反射

6.3.4正入射

*6.3.5负折射和零折射

6.4电磁波在导体表面上的反射与折射

6.4.1电磁波在导体表面上的反射和折射

6.4.2驻波

*6.4.3金属界面的表面波： SPP

6.5波导和谐振腔

6.5.1高频电磁能量的传输

6.5.2金属导体的边界条件

6.5.3矩形波导中的电磁波

6.5.4谐振腔

*6.6科技前沿1： 零折射率超材料波导加载系统中电磁波的传播特性


6.6.1模型及理论推导

6.6.2仿真及分析

*6.7科技前沿2： 左手材料的奇异特性

6.7.1左手材料的基本特性

6.7.2左手材料的实现

6.7.3左手材料的应用领域

本章小结

习题6

第7章运动系统的电磁场

7.1洛伦兹变换

7.1.1狭义相对论的实验基础

7.1.2狭义相对论的两个基本假设

7.1.3洛伦兹变换

7.2狭义相对论的时空理论

7.2.1时空间隔不变性

7.2.2闵可夫斯基四维空间

7.2.3狭义相对论的几个重要结论

7.2.4速度变换公式

7.3电磁理论的相对论不变性

7.3.1电荷守恒定律的四维形式

7.3.2达朗贝尔方程和洛伦兹条件的四维形式

7.3.3电磁场张量及电磁场变换

7.3.4电磁场的内在联系

*7.4相对论力学

7.4.1四维动量矢量

7.4.2静止质量和运动质量

7.4.3质能关系式

7.4.4相对论力学方程

7.4.5电磁场的物质性和经典电磁理论的适用范围

7.4.6经典电动力学的局限性

*7.5运动带电粒子的势和辐射电磁波

7.5.1任意运动带电粒子的势

7.5.2偶极辐射

7.5.3任意运动带电粒子的电磁场

*7.6高速运动带电粒子的辐射

7.6.1高速运动带电粒子的辐射功率

7.6.2角分布

*7.7科技前沿： 相对论性费米子体系量子输运的电磁场调控

本章小结

习题7

部分习题答案

附录

参考书目及文献